使用STM32簡單控制TMC5160驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)

首先先來了解一下TMC5160的3種工作模式

TMC5160通過兩個引腳來控制它的工作模式：SD_MODE和SPI_MODE。

1、當(dāng)SD_MODE接地，SPI_MODE拉高，TMC5160即工作在模式1（SPI控制模式）。在該模式下，用戶通過SPI接口來設(shè)置TMC5160的寄存器。

TMC5160使用自己的梯形曲線發(fā)生器來控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，用戶需要設(shè)置：開始運(yùn)動速度VSTART、第一段折線末速度V1、最大速度VMAX、停止速度VSTOP、第一段折線的加速度A1、第二段折線加速度AMAX、第四段折線的減速度DMAX、第五段折線的減速度D1。把上面的參數(shù)設(shè)置好，再設(shè)置工作模式：速度模式和位置模式。最后再設(shè)置目標(biāo)位置。

如果是速度模式運(yùn)行，不需要設(shè)置目標(biāo)位置，電機(jī)就會開始轉(zhuǎn)動。如果是位置模式，則需要設(shè)置目標(biāo)位置，且目標(biāo)位置與電機(jī)當(dāng)前位置值不同電機(jī)才會轉(zhuǎn)動。下圖中的紅線是電機(jī)的實(shí)際速度，不管是速度模式還是位置模式，電機(jī)的運(yùn)行過程會按照下圖來進(jìn)行。

2、當(dāng)SD_MODE接高電平，SPI_MODE拉高，TMC5160工作在模式2（SPI+S/D）。在該模式下，用戶通過SPI接口來設(shè)置TMC5160的寄存器。TMC5160的功能和DRV8825類似，外界通過脈沖和方向引腳來控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動。

3、當(dāng)SD_MODE接高電平，SPI_MODE接地，TMC5160工作在模式3（S/D獨(dú)立模式）。在該模式下，SPI接口失能，TMC5160的工作狀態(tài)由CFG引腳配置，外界通過脈沖和方向引腳來控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動。TMC5160可以完全獨(dú)立工作，不需要接CPU。

目前是實(shí)現(xiàn)電機(jī)的簡單轉(zhuǎn)動，下面將用模式三來控制電機(jī)。

該模式下不需要通過SPI通訊，配置相關(guān)GPIO引腳和發(fā)送頻率一定的正弦波即可。TMC5160的GPIO和STM32的引腳對應(yīng)如下表：

先將SD_MODE接地，SPI_MODE拉高（PB1=1,PB=0），進(jìn)入獨(dú)立模式。

其它引腳的參數(shù)可以參考TMC5160數(shù)據(jù)手冊根據(jù)自己的需求進(jìn)行設(shè)置。初始化程序如下：

void TMC5160_Init3(void)                 //模式三獨(dú)立模式
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;

    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();                   //開啟GPIOB時鐘
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();                   //開啟GPIOA時鐘
      
    GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7|GPIO_PIN_8;                                
    GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;          //推挽輸出
    GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP;                  //上拉
    GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;    //高速
    HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);

    GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_12|GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_14|GPIO_PIN_15;                       
    GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;          //推挽輸出
    GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP;                  //上拉
    GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;    //高速
    HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_Initure);
      
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_7,GPIO_PIN_RESET);      
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_14|GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_12|GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_SET);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_15|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_RESET);      
}

然后PA8需要輸出PWM方波，方波的頻率決定電機(jī)轉(zhuǎn)動速度，可以用PWM通道的方式搞定，也可以用定時器中斷來做，這邊采用定時器中斷的方法，

例如，STM32F103的時鐘頻率為72M，分頻設(shè)為72，裝載值設(shè)為500，每0.5ms中斷一次，PA8電平取反，1KHZ的方波就完成了。頻率可以改變。程序如下：

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if(htim==(&TIM3_Handler))
    {
        COUNT++;
        A8=~A8;

        if(COUNT>=6400)
        {
            //HAL_NVIC_DisableIRQ(TIM3_IRQn);
            LED=1;                  //轉(zhuǎn)一圈，停2s后繼續(xù)
            delay_ms(2000);
            LED=0;
            COUNT=0;
        }
    }
}

實(shí)現(xiàn)的功能是讓電機(jī)轉(zhuǎn)1圈后停2s后繼續(xù)。

采用四相電機(jī)，脈沖數(shù)控制電機(jī)轉(zhuǎn)多少，電機(jī)步距角位1.8°，一個脈沖轉(zhuǎn)1.8°，200個脈沖一圈，采用16細(xì)分，那么一圈就需要3200個脈沖。

電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度就由脈沖頻率決定，可以根據(jù)細(xì)分及脈沖頻率來換算電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速。

審核編輯 黃昊宇